一种用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统的制作方法

1.本发明涉及通讯基站的电源管理控制技术领域，特别涉及一种用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统。


背景技术：

2.为解决好新能源汽车动力蓄电池回收利用问题,其一种回收方法就是将该动力蓄电池用于基站备电系统，然而回收利用的旧动力电池性能一致性无法保证。电池组在并联充放电时，电池组电压、电流分布不一致，缩短了旧动力电池组的使用寿命，增加运维成本。在锂电行业，电池组的定义为若干个电池串联成某个形状并电性连接在pcb板串联或并联在一起，从而形成具备充放电控制的成品电池组。目前通讯基站采用退役磷酸铁锂电池只包含简单电池管理系统，其在市电断电后，该电池管理系统自动打开mos进行放电，而当市电正常时，电池处于充电状态。当未满电时接受开关电源的电流进行ac/dc充电，当电池满电后，电池一直挂在直流母排上处于浮充状态。
3.随着5g通讯的来临，其越来越应用到生产生活的各个领域，通讯基站作为一个用电平稳且24小时不间断供电的场合，明显现有的简单的电池管理系统由于难以实现输入电压或输入电流的动态调节，难以实现电池组的恒压输出，明显这不符合基站的使用要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种可以最大程序解决基站的能耗问题以降低通讯商的运营成本的用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统。
5.一种用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统，其电性连接在一个市电模块与所述基站储能电池插箱之间。所述用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统包括一个与所述市电电性连接的dc/dc转换模块,以及一个与所述dc/dc转换模块电性连接的电池管理单元。所述dc/dc转换模块用于将所述市电模块所输出的交流电变换为直流电并包括一个与所述市电模块电性连接的ac/dc整流模块，一个与所述ac/dc整流模块电性连接的多相双向buck/boost电流控制器，以及一个用于所述多相双向buck/boost电流控制器的控制模块。所述多相双向buck/boost电流控制器用于调节高压和低压端口之间的平均电流以及通过模拟或数字pwm输入设定电流调节水平。所述控制模块用于根据所述基站储能电池插箱的工况对ac/dc整流模块的充放电电压及电流进行控制。所述电池管理单元包括一个电池管理处理器，一个电性连接在所述电池管理处理器与所述控制模块之间的主控单元，以及至少一个电性连接在电电池管理处理器与所述基站储能电池插箱之间的功能传感器。所述电池管理处理器用于控制所述基站储能电池插箱的工作状况。所述主控单元用于接收来自所述控制模块的控制命令或用户的控制命令。所述功能传感器用于监测所述基站储能电池插箱的工作状况。所述功能传感器用于采集所述基站储能电池插箱的工作状况并将所检测到的工作状况传输给所述控制模块。所述控制模块根据所述功能传感器所采集到的参数控制所述ac/dc整流模块所输出的电压及电流大小以及控制所述多相双向buck/
boost电流控制器。
6.进一步地，所述用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统用于为一个基站负载设备提供能源，所述基站负载设备所述dc/dc转换模块电性连接。
7.进一步地，所述dc/dc转换模块还包括两个em i滤波模块，两个emi滤波模块分别设置在所述多相双向buck/boost电流控制器的输出端与输入端。
8.进一步地，所述控制模块包括一个所述多相双向buck/boost电流控制器的中央处理单元，一个与所述中央处理单元电性连接的散热控制及反馈单元，一个与所述中央处理单元电性连接的温度控制单元，以及一个与所述中央处理单元电性连接的保护电路单元。
9.进一步地，根据所述功能传感器的监测到的数据，由所述温度控制单元根据所述基站储能电池插箱的温度控制所述ac/dc整流模块的电流或电压的输出大小。
10.进一步地，根据所述功能传感器的监测到的数据，由所述散热控制及反馈单元调控所述ac/dc整流模块的散热以使温度保持在额定范围内。
11.进一步地，根据所述功能传感器所监测到的数据，由所述保护电路单元对所述ac/dc整流模块进行过压保护、过流保护、或过温保护。
12.进一步地，所述控制模块还包括一个输入输出电压电流采集单元，所述输入输出电压电流采集单元用于检测所述基站储能电池插箱的电压及电流以作为调控所述ac/dc整流模块的输出。
13.进一步地，所述电池管理单元还包括一个通讯单元，所述通讯单元用于提供通讯信号以与外界通讯。
14.进一步地，所述电池管理单元还包括一个霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测所述基站储能电池插箱的输出是否符合正常。
15.与现有技术相比，本发明提供的用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统通过设置所述多相双向buck/boost电流控制器，从而使得所述电池管理系统中可以将所述dc/dc转换模块集成在一起，组成本发明的电池管理系统，从而可以实现电压、电流及温度的数据采集传输、安全管理、故障诊断、dcdc功率控制。同时由于所述电源管理系统采用两级双向的buck/boost，拓宽输入输出电压范围，从而不仅可以匹配不同电压体系的电池，而且由于可以对输入电压或输入电流的动态调节，进而可以实现电池组的恒压输出，符合基站的使用要求。另外，由于dc/dc转换模块内各种传感器的存在，从而使得通过市电电压数据的采集，当通讯基站发生市电掉电时，可以实现毫秒级响应，打开dcdc模块，电池开始放电，从而使得整个基站储能电池插箱的工作连续稳定。
附图说明
16.图1为本发明提供的一种用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统的原理框图。
具体实施方式
17.以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
18.如图1所示，其为本发明提供的一种用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管
理系统的结构示意图。所述用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统与市电模块100、基站负载设备200，以及空调照明电连接在一起。所述市电模块100通常指工频交流电(ac)，用交流电的常用三个量来表征：电压、电流、频率，5g机房一般引入三相380v，50hz的市电作为电源。所述基站负载设备200是5g网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。所述空调照明为5g机房里安装的用于调节温度及照明的设备，其为现有技术，在此不再详细说明。所述基站储能电池插箱300本身为现有技术，其将多个旧动力电池串联成某个形状并电性连接在pcb板从而串联或并联在一起，然后插装或填装在一个盒子中从而形成一个电池插箱。该电池插箱具有两个输出以及两个输入，但其为现有技术，在此不再赘述。
19.所述用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统电性连接在所述市电模块100与所述基站储能电池插箱300之间，其包括一个与所述市电模块100电性连接的dc/dc转换模块10,以及一个与所述dc/dc转换模块10电性连接的电池管理单元20。可以想到的是，所述用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统还包括其他的一些功能模块，如电气连接组件，各种用于执行数据采集的传感器等等，其为本领域技术人员习知的技术，在此不再赘述。
20.所述dc/dc转换模块10用于将所述市电模块100所输出的交流电变换为直流电，用以为所述基站储能电池插箱300中的储能电池充电以及为所述5g通讯设备200供电，同时所述dc/dc转换模块10也用于将所述基站储能电池插箱300所提供的直流电供给所述基站负载设备200供电。所述dc/dc转换模块10包括一个与所述市电模块100电性连接的ac/dc整流模块11，一个与所述ac/dc整流模块11电性连接的多相双向buck/boost电流控制器12，以及一个用于所述多相双向buck/boost电流控制器12的控制模块13。所述ac/dc整流模块11用于在需要为所述基站负载设备200提供直流电以及用于为所述基站储能电池插箱300中的储能电池提供充电电流。所述ac/dc整流模块11中所包括的各种电子元器件，如二极管，电阻等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。所述ac/dc整流模块11可以将交流电变换为直流并为所述基站负载设备200提供电力或为所述基站储能电池插箱300进行充电。所述多相双向buck/boost电流控制器12其本身为现有技术，如《电子设计工程》第28卷第9期所公布的《多相交错双向buck-boost变换器的研究》所公开的多相交错双向buck-boost变换器，其作为能量交换接口用于储能系统中，其不仅可以将所述ac/dc整流模块11所提供的直流电提供给所述基站储能电池插箱300进行充电，还可以将所述基站储能电池插箱300提供的直流电提供给所述基站负载设备，从而达到双相变换的目的。所述多相双向buck/boost电流控制器12可以实现调控电池充放电的核心功能，其具有调节高压和低压端口之间的平均电流以及通过模拟或数字pwm输入设定电流调节水平的功能。所述多相双向buck/boost电流控制器12的双通道差分电流感测传感器和专用通道电流监测计可以实现1％的典型电流精度。同时其具有的稳定的5a半桥栅极驱动器能够驱动功率不低于500w每通道的并联mosfet开关。另外，所述多相双向buck/boost电流控制器12所具有的同步整流器的二极管仿真模式可避免出现负向电流，而且还支持通过非连续工作模式提高轻载效率。
21.所述控制模块13包括一个与所述多相双向buck/boost电流控制器12电性连接的中央处理单元131，一个与所述中央处理单元131电性连接的散热控制及反馈单元132，一个
与所述中央处理单元131电性连接的温度控制单元133，以及一个与所述中央处理单元131电性连接的保护电路单元134。所述中央处理单元131本身为现有技术，其用于调节、协调、处理各种数据，并输出控制所述多相双向buck/boost电流控制器12的工作状况，以协调该多相双向buck/boost电流控制器12的输出。所述散热控制及反馈单元131用于根据所监测到的所述ac/dc整流模块11的温度以调控所述ac/dc整流模块11的散热以使温度保持在额定范围内，以使其可以正常工作。可以想到的是，所述散热控制及反馈单元131用于控制设置在所述电池管理系统中的风扇等散热设备来达到散热的目的。所述温度控制单元133根据所述基站储能电池插箱300的温度控制所述ac/dc整流模块11的电流或电压的输出大小。由于在给储能电池充电时，所述ac/dc整流模块11的电流或电压的输出大小将决定所述基站储能电池插箱300的温度变化强度，因此由所述温度控制单元133可以通过控制所述ac/dc整流模块11所输出的电流或电压大小来控制所述基站储能电池插箱300的温度，以避免其被烧毁。所述保护电路单元134用于根据所述基站储能电池插箱300的工作状态来控制所述ac/dc整流模块11的工作状况，其可以包括过压保护电路、过流保护、过温保护等等，从而对所述ac/dc整流模块11进行过压保护、过流保护、或过温保护。
22.所述控制模块13还包括一个输入输出电压电流采集单元135。所述输入输出电压电流采集单元135用于检测所述基站储能电池插箱300的电压及电流以作为调控所述ac/dc整流模块11的输出。所述输入输出电压电流采集单元135本身为现有技术，其所具有的二极管，电阻等电子元器件，为本领域技术人员所习知，在此不再其对进行说明。
23.所述dc/dc转换模块10还包括两个emi滤波模块14。两个所述emi滤波模块14分别设置在所述多相双向buck/boost电流控制器12的输出端与输入端，其用于对所述多相双向buck/boost电流控制器12的输入与输出的电压及电流进行滤波，以提高整个电池管理系统的工作状况。所述em i滤波模块14的电路本身为现有技术，在此不对其进行详细说明。
24.所述电池管理单元20用于对所述基站储能电池插箱300进行控制管理以使其可以正常工作。所述电池管理单元20包括一个电池管理处理器21，一个电性连接在所述电池管理处理器21与所述控制模块12之间的主控单元22，以及至少一个电性连接在所述电池管理处理器21与所述基站储能电池插箱300之间的功能传感器23。所述电池管理处理器21用于输出控制所述基站储能电池插箱300的工作状况的控制命令。可以理解的是，所述电池管理处理器21中加载有执行这些控制命令的程序，本领域技术人员只要知晓了本发明的思想，即可利用现有的程序语言编制相应的执行程序来执行该控制命令，从而来控制所述基站储能电池插箱300的充放电。所述主控单元22用于接收用户输入的控制命令以及接收来自电池管理处理器21的数据并将其通过计算等法则来输出控制所述基站储能电池插箱300的充放电状况，如充电时间、充电电流大小、放电时间等等。所述功能传感器23可以为电压采集器，温度采集传感器，绝缘检测传感器等等，其用于检测所述基站储能电池插箱300的工况，如输出电压、温度、产品绝缘度等等参数。通过所述功能传感器23对所述基站储能电池插箱300的工况的检测，将采集到的数据传输给所述电池管理处理器21，从而再结合所述主控单元22的主控命令，输出控制所述基站储能电池插箱300的工况的控制命令。同时所述主控单元22也将其主控命令传输给所述dc/dc转换模块10以调节或控制输出给所述电池管理单元20，从而控制所述电池管理单元20的输出，进而控制所述基站储能电池插箱300的工况，如充放电的电压，充放电的电流，充放电的时间等等参数。
25.所述电池管理单元20还包括一个通讯单元24和一个霍尔传感器25。所述通讯单元24用于提供通讯信号以与外界通讯，从而可以实现远程控制或升级。所述霍尔传感器25用于检测所述基站储能电池插箱300的输出是否符合正常，从而实现对所述基站储能电池插箱300的工作状况的监控，达到故障诊断的目的。
26.在工作时，由于所述电池管理系统内置有dc/dc转换模块10，其可通过dc/dc转换模块10，控制电压输入，从而控制所述基站储能电池插箱300的充电、放电功能。通过电池管理单元20和dc/dc转换模块10集成一个电池管理系统，使用同一个芯片进行控制，并与串联后的所述基站储能电池插箱300相连接，组成电池包，且dc/dc转换模块10提供对外对接口。将组装好的电池包安装在基站开关电源输出母排上。当电池需要充电时，所述电池管理系统打开所述多相双向buck/boost电流控制器12所具有的mosfet，进行恒压恒流输出，当所述电池管理系统回传电压值达到设定的上限电压时，则关闭该mosfet。当基站储能电池插箱300中的电池需要放电时，所述电池管理系统打开mosfet，进行恒压恒流使出，当所述电池管理系统回传电压达到下限电压时，所述电池管理系统关闭mosfet，停止放电。综上所述，所述电池管理系统可以减少整个所述电池管理系统的充放电开关，使转化效率得到提升，且每个电池包配套对应容量规格的电池管理系统，无需选用专门的dcdc模块，只要工作环境的电压符合电池管理系统的电压工作范围即可。
27.与现有技术相比，本发明提供的用于基站储能电池插箱的功率控制型电池管理系统通过设置所述多相双向buck/boost电流控制器12，从而使得所述电池管理系统中可以将所述dc/dc转换模块10集成在一起，组成本发明的电池管理系统，从而可以实现电压、电流及温度的数据采集传输、安全管理、故障诊断、dcdc功率控制。同时由于所述电源管理系统采用两级双向的buck/boost，拓宽输入输出电压范围，从而不仅可以匹配不同电压体系的电池，而且由于可以对输入电压或输入电流的动态调节，进而可以实现电池组的恒压输出，符合基站的使用要求。另外，由于dc/dc转换模块10内各种传感器的存在，从而使得通过市电电压数据的采集，当通讯基站发生市电掉电时，可以实现毫秒级响应，打开dcdc模块10，电池开始放电，从而使得整个基站储能电池插箱的工作连续稳定。
28.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。